L'Internet industrial de les coses (IIoT) es defineix com un conjunt de dispositius i aplicacions que permeten a les grans organitzacions crear un entorn connectat d'extrem{0}}a{1}}des del nucli fins a l'extrem. També inclou la infraestructura física tradicional, com ara contenidors i camions logístics, per recollir dades, reaccionar davant dels esdeveniments i prendre decisions més informades amb l'ajuda de dispositius intel·ligents.
La Internet Industrial de les Coses (IIoT) és una extensió de la Internet de les Coses (IoT) i té moltes aplicacions en l'espai del consumidor. Els casos d'ús d'IoT inclouen, per exemple, dispositius domèstics intel·ligents com Amazon Echo, que utilitzen el reconeixement de veu d'Alexa per apagar els llums de forma remota.
En les operacions industrials, la tecnologia ha estat adoptada a gran-escala comercial en entorns amb infraestructura complexa i equipaments grans. En canvi, l'IoT industrial pot gestionar de forma remota els sistemes de calefacció, ventilació i aire condicionat (HVAC) a tota una planta. Aquest és només un cas d'ús d'IoT industrial per racionalitzar i millorar la gestió de les operacions empresarials.
Com funciona IoT industrial?
Industrial IoT és una subcategoria d'IoT on les empreses estan redefinint com es poden connectar, supervisar, analitzar i actuar sobre les dades industrials per reduir costos i impulsar el creixement.
La idea darrere de l'IoT industrial és utilitzar les dades que s'han generat al llarg dels anys per "dispositius idiotes" a les instal·lacions industrials. Les màquines intel·ligents de la línia de muntatge no només poden capturar i analitzar dades més ràpidament, sinó que també són més ràpids a l'hora de comunicar informació important, cosa que ajuda a prendre decisions empresarials amb més rapidesa i precisió.
La integració de la tecnologia de la informació (TI) i la tecnologia d'operacions (OT) impulsa l'Internet industrial de les coses. És una matriu de xarxa que connecta dispositius amb dispositius, recull dades mitjançant tecnologia de sensors, les analitza i les integra directament en plataformes que actuen com a serveis. L'IoT industrial anunciarà una nova era de casos d'ús industrial amb moltes oportunitats d'expansió econòmica.
Industrial IoT recull grans quantitats de dades de camp des de la fàbrica, les transmet a través de nodes connectats, les analitza en servidors i transforma la informació en informació útil en una plataforma de núvol. Això anima les empreses a prendre millors decisions per als seus mercats i públics objectiu específics. En altres paraules, Industrial IoT és un sistema que connecta dispositius de punta com ara actuadors, sensors, controladors, commutadors connectats, passarel·les i ordinadors personals industrials (IPC) al núvol.
Com es relacionen la indústria 4.0 i la IoT industrial?
La indústria 4.0 és un producte de la quarta revolució industrial. La quarta revolució industrial es defineix com la integració de la fabricació automatitzada tradicional amb processos industrials impulsats per tecnologies intel·ligents i dispositius de comunicació autònoms.
El terme "Indústria 4.0", abreujat com I4.0 o I4, va sorgir l'any 2011 com una iniciativa del govern alemany que ha defensat fermament la digitalització dels processos industrials durant els últims 20 anys.
Tal com descriu el Boston Consulting Group, l'Internet Industrial de les Coses (IoT) és el pilar principal de la Indústria 4.0, a més de la fabricació additiva o impressió 3D, realitat augmentada (RA), robòtica autònoma, analítica de big data, cloud computing, ciberseguretat, integració de sistemes horitzontals i verticals i simulació. Això es deu a la comunicació autònoma entre màquines i entorns digitals descentralitzats capaços de resoldre automàticament problemes que abans requerien la intervenció humana.
La indústria 4.0 engloba l'Internet industrial de les coses, la digitalització i la sostenibilitat corporativa en un context més ampli. Industrial IoT és el motor de la indústria 4.0, sense la qual no hi hauria Indústria 4.0. és a dir, l'IoT industrial es limita a la detecció de dades, la transmissió de dades, el càlcul de dades, el processament de dades i aplicacions intel·ligents específiques de domini-.
Arquitectura de l'Internet industrial de les coses
Una arquitectura d'IoT industrial típica descriu la disposició dels sistemes digitals de manera que junts proporcionen connectivitat de xarxa i de dades entre sensors, dispositius IoT, emmagatzematge de dades i altres capes. Per tant, una arquitectura IoT industrial ha de tenir el següent.
1. Dispositius IoT a la vora de la xarxa
Es tracta d'agrupacions d'objectes de xarxa situats a la vora de l'ecosistema IoT. Aquests estan situats el més a prop possible de la ubicació de la font de dades. Normalment són actuadors i sensors sense fil en entorns industrials. Una unitat de processament o petit dispositiu informàtic i una col·lecció de punts d'observació. Els dispositius Edge IoT poden incloure dispositius tradicionals en entorns abandonats, càmeres, altaveus, sensors i altres comptadors i monitors.
Què passa a l'extrem més remot de la xarxa? Els sensors prenen dades del seu entorn i dels elements que monitoritzen, i després transformen la informació en mètriques i números que les plataformes IoT poden analitzar i convertir en coneixements útils. Els actuadors controlen els processos que tenen lloc en l'entorn observat. Canvien l'entorn físic en què es generen les dades.
2. Gestió de dades Edge i tractament inicial
Sense quantitats massives de dades d'alta-qualitat, analítiques sofisticades i intel·ligència artificial no poden realitzar tot el seu potencial. El processament de dades és possible fins i tot a nivell de sensor.
En aquest sentit, l'edge computing proporciona la resposta més ràpida, ja que les dades es processen-a la vora de la xarxa, al mateix sensor. Aquí es poden analitzar dades digitals i agregades. Una vegada que s'hagin recopilat els coneixements rellevants, és possible passar a l'etapa següent en lloc d'enviar tota la informació recollida. Aquest processament addicional redueix la quantitat de dades enviades al centre de dades o al núvol.
3. Núvol per al processament avançat
Els dispositius Edge estan limitats en les seves capacitats de preprocessament. Tot i que l'avantatge s'ha apropat el més possible per limitar el consum de potència informàtica local, els usuaris hauran d'utilitzar el núvol per a un processament més profund i exhaustiu.
I en aquest punt, s'ha de triar si prioritzar l'agilitat i la immediatesa dels dispositius de punta o les avançades de la computació en núvol. Les solucions-basades en núvol poden realitzar una gran quantitat de processament. Aquí, les dades de diferents fonts es poden agregar i proporcionar informació que no està disponible a la vora.
En el context d'una arquitectura industrial IoT, el núvol tindrà.
Hubs:A més de la telemetria i el control de dispositius, proporciona enllaços segurs als sistemes de camp. Si és necessari, el concentrador pot proporcionar connectivitat remota als sistemes locals en diverses ubicacions. Manté tots els elements de comunicació com ara la gestió de la connexió, els canals de comunicació segurs i l'autenticació i autorització del dispositiu.
Emmagatzematge:S'utilitza per emmagatzemar informació abans i després del processament.
Analítica:Contribueix al tractament i anàlisi de dades.
Interfície d'usuari:Proporciona visualització dels resultats de l'anàlisi lliurats a l'usuari final, normalment a través d'una interfície de navegador web, però també per correu electrònic, SMS i alertes telefòniques.
4. Passarel·la d'Internet
Aquí les dades del sensor es recullen i es converteixen en canals digitals per a un posterior processament a la passarel·la d'Internet. Després d'obtenir les dades agregades i digitalitzades, la passarel·la les transmet a través d'Internet perquè es puguin processar més abans de pujar-les al núvol. La passarel·la continua sent part del sistema de recollida de dades de punta. És adjacent als actuadors i sensors i realitza el processament inicial de dades a la vora.
Les passarel·les es poden implementar com a maquinari o programari.
Maquinari:Les passarel·les de maquinari són dispositius autònoms. Proporciona interfícies basades en cables (analògics i digitals) i sense fil per a la connectivitat del sensor aigües avall. També es proporciona connectivitat a Internet, ja sigui localment o mitjançant un enllaç estàndard a un encaminador.
Programari:En un ordinador, es pot instal·lar una passarel·la de programari en lloc de connectar-se a una passarel·la de maquinari. El programari s'executa en segon pla o en primer pla i proporciona enllaços de comunicació aigües amunt i avall com a punts d'entrada de maquinari, amb l'ordinador que proporciona la interfície física. La passarel·la basada en programari-permet l'accés a la configuració del sensor de visió i la presentació de dades del sensor mitjançant la interfície d'usuari.
5. Protocols de connexió
La transmissió de dades a través de sistemes IoT industrials requereix protocols. Idealment, aquests protocols haurien de ser estàndards-del sector, ben-definits i segurs. L'especificació del protocol pot contenir les característiques físiques de la connexió i el cablejat, el procediment per establir el canal de comunicació i el format de les dades a enviar per aquest canal.
Alguns protocols comuns utilitzats en arquitectures d'IoT industrial inclouen.
Protocol avançat de cua de missatges (AMQP):Aquest és un protocol de missatgeria codificada de dades-guiada, bi-, multiplexada i compacta per connexió-. A diferència d'HTTP, AMQP està dissenyat per a la connectivitat al núvol orientada a IIoT-.
Transport de telemetria MQ (MQTT):Es tracta d'un protocol de missatgeria client-client compacte. MQTT afavoreix els dispositius IIoT a causa de la seva mida de marc de missatge curt i espai de codi mínim.
Protocol d'aplicació restringida (CoAP):Aquest és un protocol orientat a datagrames que es pot desplegar a la capa de transport, inclòs el protocol de datagrames d'usuari (UDP). CoAP és una versió comprimida d'HTTP desenvolupada per als requisits IIoT.
6. Plataformes IoT industrials
Els sistemes IoT industrials ara són capaços de coordinar, supervisar i controlar les operacions de tota la cadena de valor. Aquestes plataformes controlen les dades dels dispositius i gestionen les tasques d'anàlisi, visualització de dades i intel·ligència artificial (IA) per a dispositius de punta i, en alguns casos, sensors directament al núvol i viceversa.
L'Arquitectura de referència d'Internet industrial (IIRA) es pot utilitzar com a referència per desenvolupar sistemes complexos en l'espai industrial de l'IoT. En general, el marc de l'IIRA defensa que les organitzacions dissenyin marcs utilitzant un enfocament de sistemes que inclogui retroalimentació i iteració. A més, recomana personalitzar els dissenys d'IoT industrial per a sectors empresarials específics, com ara l'energia, la salut, el transport i l'ús governamental.
Avantatges de l'IoT industrial
Industrial IoT ofereix els següents avantatges.
1. Augment de l'eficiència
El major avantatge de Industrial IoT és la seva capacitat per ajudar les empreses a automatitzar i, per tant, maximitzar l'eficiència operativa. A més, els dispositius físics es poden connectar a solucions de programari mitjançant sensors que controlen contínuament el rendiment. Això permet a les organitzacions entendre millor l'eficiència operativa de dispositius específics i flotes senceres. A més, l'IoT industrial permet la presa de decisions-basades en dades- i el seguiment remot de tots els processos de producció.
2. Augmentar la producció
En augmentar l'ús del dispositiu, les organitzacions amb processos de fabricació d'IoT poden augmentar la seva productivitat. Com s'ha esmentat anteriorment, els dispositius en xarxa proporcionen un flux continu de dades que poden proporcionar informació sobre el funcionament dels equips. Això pot millorar l'eficiència general de l'equip i maximitzar el rendiment de la màquina durant el temps de funcionament. A més, l'ús de dispositius IoT industrials millora la utilització del capital humà. Els dispositius intel·ligents es poden utilitzar per realitzar activitats domèstiques, repetitives i perilloses, alliberant així els empleats per a altres tasques relacionades amb la producció-més estratègica.
3. Reducció d'errors
L'ús de l'IoT industrial està obligant les empreses a automatitzar les seves operacions de producció. L'eliminació del factor humà de les operacions industrials elimina les ineficiències que fan que els productes defectuosos surtin de la cadena de muntatge. Amb menys defectes de qualitat, la rendibilitat d'una empresa millora a causa de l'augment de la satisfacció del client i el reconeixement de la marca.
4. Requisits de manteniment predictiu
El manteniment predictiu és una estratègia per evitar fallades d'actius mitjançant l'anàlisi de les dades de producció per detectar patrons i predir problemes imminents.
La integració de sensors d'IoT industrials als equips industrials permet notificacions de gestió basades en condicions-. Aquests sensors registren la temperatura, la humitat i altres variables ambientals a l'àrea de treball, així com la composició dels materials i com els factors de transport tenen o poden afectar el transport. Totes aquestes dades són útils per al manteniment predictiu. Com a resultat, es poden evitar fallades d'actius, reduir els costos i minimitzar el temps d'inactivitat de la màquina.
5. Garantir la seguretat dels treballadors
La fabricació intel·ligent permet una major seguretat, amb tots els sensors IoT industrials que col·laboren per controlar la seguretat dels empleats i del lloc de treball. Un sistema de seguretat integrat protegeix el lloc de treball, la línia de producció i el personal. En cas d'incidència, es pot notificar a tota la instal·lació, es poden aturar les activitats i l'alta direcció pot mediar per resoldre el problema. L'incident també pot generar informació útil que es pot utilitzar per evitar que es repeteixi en el futur.
6. Estalvi de costos energètics
Les operacions industrials són una font important de subministrament d'energia global, la qual cosa és perjudicial per a la sostenibilitat i els resultats generals. El seguiment continu dels sistemes que utilitzen sensors i petits dispositius pot revelar ineficiències que condueixen a malbaratament. Això inclou no només el monitoratge d'equips, sinó també operacions integrades com ara la regulació de la temperatura, el consum d'aigua, la humitat i la il·luminació dels equips. A més, amb els avenços en la tecnologia IoT, els sensors consumeixen menys energia, la qual cosa és sens dubte una gran ajuda.
7. Millorar el servei de camp i l'experiència del client
Industrial IoT pot ajudar a millorar la prestació de serveis de camp. Està determinat per aspectes com ara el temps, el context i la implicació del tècnic en una operació de servei particular. IoT industrial també permet la visibilitat de les dades-en temps real. Això vol dir que els fabricants d'equips originals (OEM), els consumidors finals i qualsevol altra part interessada seran conscients dels riscos i dificultats que sorgeixen, donant lloc a una experiència positiva.
Exemples d'IoT industrial
Des de la venda al detall fins a la fabricació, les indústries i les empreses més notables han utilitzat d'alguna manera l'IoT industrial. Aquests són alguns exemples notables d'IoT industrial amb resultats empresarials positius:
1. PepsiCo utilitza Industrial IoT per al seguiment d'actius
Els components d'IoT industrials integrats en el transport, la flota i l'embalatge poden ajudar a fer un seguiment de l'inventari des del principi fins al final. També hauria de mantenir un equilibri entre l'oferta i la demanda mitjançant el seguiment dels nivells d'inventari. pepsiCo és un exemple d'empresa que utilitza aquest cas d'ús d'IoT industrial. Utilitza una sèrie de tecnologies per adaptar-se a la demanda del mercat, gestionar la visibilitat dels sistemes d'inventari i ajustar automàticament les regles de reposició.
2. BMW utilitza Industrial IoT per crear bessons digitals dels seus productes.
Un bessó digital és una aplicació d'IoT industrial en la qual s'utilitza una complexa col·lecció de sensors per crear una simulació precisa d'un producte o entorn de producció fins a l'últim detall i característiques físiques. BMW utilitza IoT industrial, intel·ligència artificial (IA) i tecnologies immersives per construir una rèplica digital de tot el procés de producció d'una fàbrica. Això permet a les organitzacions desenvolupar, avaluar i optimitzar productes en un entorn-del món real sense els costos ni els riscos associats.
3. Larsen & Toubro (L&T) utilitza IoT industrial per a la supervisió remota i l'estalvi de costos
Els sectors de l'energia i els serveis públics utilitzen grans infraestructures operatives, de vegades en condicions perilloses inadequades per al funcionament manual. En aquestes situacions, els dispositius IoT industrials poden recollir i transmetre dades operatives crítiques sense la presència d'un operador humà. Per exemple, L&T està desplegant una estació d'hidrogen verd monitoritzada de forma remota a Gujarat, Índia. Utilitzant IoT industrial, L&T pot reduir els costos operatius i energètics i obtenir informació rellevant sobre el funcionament de la planta energètica.
4. Una destil·leria irlandesa utilitza IoT industrial per al seguiment ambiental
La indústria d'aliments i begudes depèn en gran mesura de la capacitat de produir i emmagatzemar productes en condicions ambientals ideals. Els sistemes d'IoT industrials poden controlar els canvis ambientals i advertir als administradors de planta de la degradació del producte abans que es produeixi. Les destil·leries que produeixen begudes alcohòliques són un exemple ideal d'IoT industrial perquè operen en condicions ambientals fràgils. El proveïdor de destil·leries Frilli ha desplegat recentment la tecnologia industrial IoT per a una marca de begudes irlandeses per proporcionar automatització, eficiència i harmonització dels processos.
5. Airbus aprofita la plataforma industrial iot de bosch per crear fàbriques intel·ligents
Airbus pretén eliminar els errors de funcionament integrant sensors d'IoT industrial en màquines i equips de la planta de fabricació i proporcionant als empleats dispositius portàtils com ara ulleres intel·ligents industrials. Un error en el procés podria costar a l'organització milions de dòlars per corregir. Airbus està utilitzant la intel·ligència digital per optimitzar les operacions i augmentar la productivitat després d'haver-se associat amb Bosch per llançar la Factory of the Future.
Actualment, Industrial IoT és un element bàsic per a les grans empreses i una de les ofertes clau dels principals proveïdors de núvol com Microsoft i Amazon Web Services (AWS). Industrial IoT amplia l'anàlisi de dades avançada i les capacitats del núvol a aplicacions industrials com ara manteniment d'equips, operacions de plantes, gestió de la cadena de subministrament i seguretat del personal. Les dades de les plataformes d'IoT industrial poden fins i tot ajudar a simular i provar productes en entorns digitals, integrant perfectament sistemes digitals i físics per millorar exponencialment els resultats industrials.